林分空间结构

摘要： 为研究间伐对华北落叶松林分结构稳定性的影响,使得森林结构分布更加合理,对关帝山林区的华北落叶松采取不同抚育强度的间伐,测定林分内物种丰富度和生长指标,依托胸径计算不同间伐样地的角尺度、混交度和大小比数,分析间伐对林分物种结构和空间结构参数的影响,综合评价森林结构的稳定性。结果表明,随着间伐强度的增加,林分物种多样性各参数无明显变化规律,但当强度大于17%时整体物种多样性优于对照样地,角尺度呈先下降后上升再下降的趋势,混交度呈先上升趋于稳定后下降的趋势,大小比增加并趋于稳定。由此可知,17%以上的间伐强度能够改善林分整体物种结构,13%~17%的间伐强度适用于调整华北落叶松林分分布状态,间伐对于改善林分内树种组成结构具有积极促进作用,间伐使得林分内树木竞争减弱。

摘要： [目的]探究林分空间结构、物种多样性随尺度变化的规律及林分空间结构与物种多样性的相互关系,为鄂西南常绿落叶阔叶混交林可持续经营提供科学依据。[方法]以鄂西南七姊妹山自然保护区、木林子自然保护区和金子山国有林场3个研究区的典型植被——亚热带常绿落叶阔叶混交林为研究对象,基于各研究区大样地调查数据,分析从20 m×20 m到200 m×200 m不同尺度下,林分空间结构指标和物种多样性指数及其随尺度变化的规律,结合Pearson相关系数法解析尺度变化影响下的空间结构指标与物种多样性的相关性。[结果]鄂西南地区常绿落叶阔叶混交林中物种丰富,常见优势乔木树种为川陕鹅耳枥、多脉青冈和锥栗。林分空间结构特征在尺度≥120 m×120 m后变化趋于稳定,整体表现出微聚集分布、大小分化中庸且混交良好的状态。不同尺度上林分空间结构参数角尺度与林分物种多样性存在中度相关性(P<0.01),其他结构参数与林分多样性不存在相关性。[结论]鄂西南亚热带常绿落叶阔叶混交天然林,林分空间结构调查的最适尺度为120 m×120 m;不同研究尺度下,角尺度是林分空间结构影响物种多样性的一个关键因子。

摘要： 为了研究林分空间单元中对象木与相邻木之间在空间结构指标上的自相关性,分析对象林木与相邻木之间在空间中的逻辑关系。在大围山自然保护区、乌云界自然保护区及芦头林场等区域中设置了25块20m×20m的样地,构建了基于Voronoi图的林木空间单元,确定了每株对象林木的相邻木,并选取混交度、开阔比数、胸径大小比及竞争指数作为林木空间结构量化指标,计算了各指标的值,最后结合全局Moran′s I的基本原理构建了林分空间结构单元指标自相关性分析方案,对研究样地中的林分进行分析。结果表明,研究区域的林分为中度混交混交林,该区域的林木之间处于呈中拥挤状态,研究区域内的对象木和其空间单元内的相邻木胸径大小分布差异性较大,林木之间的竞争相对较强。从空间关系上看,研究区域内林木的混交度、开阔比数与其相邻木在空间上呈正相关,在逻辑上表现为聚集;林木的胸径大小比、竞争指数与其相邻木在空间上呈负相关,在逻辑上表现为离散。此外,调研区域中的林木在空间上与其相邻木的关系主要表现为竞争,林分中林木的混交度和竞争指数可能是导致其与周围相邻木存在负相关的主要空间指标。

摘要： 【目的】在石漠化地区,上层乔木种群和林下植被的出现和发育存在相互作用。结合不同石漠化等级程度,综合分析樟树-马尾松针阔混交林的林分特征,旨在探讨石漠化区域针阔混交林的空间结构特征和物种多样性及其相互关系。【方法】采用典型样地调查法,根据石漠化程度(轻度和重度)各设置3块20 m×40 m样地。使用指标量化方法分别对空间结构和乔灌草层不同生活型的物种多样性进行分析,并采用Pearson相关系数法分析两者之间的相关性。【结果】1)造林初期等比例种植马尾松和樟树,随着时间的演替,马尾松种群处于衰退状态,其他物种侵入形成多树种混交状态,从而形成较为复杂的林分空间结构。2)从物种多样性来看,轻度石漠化区域物种多样性指数优于重度石漠化区域,物种丰富,乔木层更新情况更好,小径阶的其他树种(冬青、光皮树、马褂木等)的生长状况都比较优良,存活率较高。3)从林分空间结构来看,轻度、重度石漠化区域群落的平均混交度分别为0.47、0.38,接近中度混交。平均大小比数都为0.49,表现为接近中庸状态。角尺度分别为0.56、0.50,都表现为随机分布,相关性验证发现,角尺度对不同石漠化程度下物种多样性存在显著影响。4)在石漠化地区,林下植被覆盖度低时,有利于马尾松幼苗定居,长成大树后林下环境得到改善,随着林下植被的增加,林下光照减少,养分竞争,马尾松幼树存活率大幅度降低,因此林下植被与上层乔木种群存在相互作用。【结论】在林下植被和光照、种间竞争等因素的影响下,经过40 a的演替,该地区的樟树-马尾松等比例混交林已经演变为以樟树为主体的多树种复层异龄混交林,但林分空间结构尚未达到理想状态。建议对樟树进行适度间伐,为其他树种的更新提供生存空间,有利于在石漠化区域构建更为稳定的森林群落。

摘要： 为探究目标树经营对杉木人工林林分空间结构的改善效果,在3个林龄(8、12、21 a)的杉木人工林中分别设置3块标准地,选取4个空间结构参数(角尺度、大小比数、开敞度和竞争指数)与胸径因子构建单木综合评价指标模型来确定目标树、干扰木和一般木,通过模拟采伐干扰木,计算并分析间伐前后林分空间结构参数的变化。结果表明,林分空间结构单元多以1株中心木和5~6株近邻木构成;林龄为8、12和21 a的杉木人工林样地的干扰木数量分别占林分的33.93%、31.80%、11.20%;3个林龄各样地林木均为随机分布,林木分化明显,生长空间不足,竞争压力较大。经目标树抚育模拟间伐干扰木后,林龄为8、12和21 a的杉木人工林样地大小比数和竞争指数的平均值均降低,林木间竞争压力减小,竞争优势地位提升;林龄为8、12 a的杉木人工林样地角尺度和开敞度的平均值均增大,林木空间分布格局越来越优,生长空间大幅增加,而林龄为21 a的杉木人工林样地的改善程度不明显。

摘要： 【目的】从林木结构单元和林分整体维度对柏木林分空间结构进行评价,分析空间结构参数二元分布以探究空间结构参数间的生物学意义,为柏木人工林结构化森林经营和林分质量提升提供理论参考。【方法】基于京山市太子山林管局两种密度柏木人工林4个标准地的实测数据,计算分析角尺度W_(i)、大小比数U_(i)、混交度M_(i)和林层参数S_(i),采用CRITIC赋权法确定林木空间结构参数权值,用乘除法对各参数进行多目标规划,确立林木空间结构等级;采用林分空间结构参数(FSSI)和林分空间结构距离(FSSD)评价林分结构稳定性;应用二元分布解释空间结构参数间的生物学意义。【结果】(1)标准地A和C林木为随机分布,标准地B和D林木主要为均匀分布;4个标准地林木状态中庸;林分树种以零度混交为主;林分成层性均很弱。(2)4个标准地林木所在林分的空间结构Ⅰ级占50%以上,Ⅴ级占比少于3%;FSSI均低于55,FSSD均大于82,整体林分空间结构不理想。(3)二元分布表明,标准地A、C和D林木W-U交叉频率和W-M交叉频率在随机分布(W=0.50)时最大,标准地B林木W-U交叉频率和W-M交叉频率在均匀分布(W=0.25)时最大;4个标准地林木的U-M交叉频率均在混交度U=0时达到最大值。【结论】林分角尺度略偏离随机分布,大小比数值偏中庸,低混交度林分是空间结构参数不理想的主要原因。林木随机分布有利于提高树种的混交度,减缓林木大小差异程度。提高混交度有利于减缓林木间的竞争程度。

摘要： 【目的】详细刻画和分析树种空间优势度,为关键树种保护和森林群落物种多样性维持提供理论依据。【方法】基于林木空间优势度指数(大小比数和双曲正切指数)构造标记二阶特征函数,通过模拟数据检验标记二阶特征函数的有效性以及同种空间聚集对树种空间优势度的影响,在此基础上以雅长自然保护区1.6 hm2实测样地为研究对象,详细分析样地中主要树种空间优势度在不同空间尺度上的变化,探究树种空间优势度与树种混交之间的关系。【结果】1)研究森林群落属老龄林,结构多样性丰富,共记录木本植物35科61属86种,断面积49.81 m2·hm-2。群落中不同树种具有不同胸径分布范围,其中以较大径级树种如多花杜鹃、枫香树等为主要建群种,较小径级树种如细齿柃、榕叶冬青等个体数量较多,在林分中占有一定地位,不同树种的大小比数和双曲正切指数表明,树种平均胸径与其优势度存在显著正相关关系。2)群落中主要树种在小尺度范围内均存在吸引相似大小林木的趋势,较大径级树种空间优势度低于期望值和零模型模拟的随机区间,较小径级树种空间优势度显著高于期望值,随着尺度距离增加,树种空间优势度趋于期望值。3)同种空间聚集可增加或减小树种空间优势度,对枫香等大径级树种而言,同种聚集导致其空间优势度降低,而对榕叶冬青等小径级树种则相反。【结论】标记大小比数和双曲正切指数二阶特征函数能够精细刻画不同空间尺度上树种空间优势度;树种间“空间隔离”效应可减轻优势树种对劣势树种的竞争排除作用,有利于维持物种共存,提高森林群落物种多样性。

摘要： 以大兴安岭北部白桦次生林2种林型为研究对象,采用密集度、混交度、大小比数和角尺度等4个参数的N元分布分别描绘白桦纯林和白桦-落叶松混交林空间结构特征。结果显示:(1)从零元分布来看,白桦纯林和白桦-落叶松混交林的角尺度分别为0.5220和0.5397呈轻微团状分布,白桦-落叶松混交林生长状态优于白桦纯林;从一元分布来看,2种林型中随机分布的林木均占林分总株数的一半以上,白桦纯林不同大小比数的林木比例相近;二元至四元分布看,不管结构参数如何组合,林木大多以随机分布为主。(2)白桦纯林中,占比最多的林木空间结构单元为随机分布下零度混交且与周围林木非常密集伴生的绝对优势木;白桦-落叶松混交林林分中,占比最多的林木空间结构单元为随机分布下弱度混交且与周围林木非常密集伴生的中庸木;白桦-落叶松混交林与白桦纯林相比在一定取值范围林分中优势木比例无明显增多,但劣势木占比较少,中庸木占比明显增多,进一步证明白桦-落叶松混交林生长状态优于白桦纯林。可得结论:大兴安岭白桦次生林存在着结构不合理的问题,2种林型林分混交度较低,树种结构单一,树冠重叠严重,种内竞争激烈,不利于群落正向演替。

摘要： 为提高人工红松林经营效果,研究红松人工林的林分空间结构数量分布特征和质量分布特征,以辽东山区红松人工林为研究对象,采用geohash的Peano曲线填充算法索引4株相邻木,利用剔除边界木的方法设置缓冲区,排除边界木对分析结果的影响,根据空间结构参数(角尺度)分析林分空间结构数量分布特征,结合角尺度和胸径分析林木空间结构质量分布特征。结果表明:红松人工林平均角尺度为0.65,角尺度为0.75的林木居多,相对频数为49.61%,林分整体呈聚集分布;角尺度为0.25、0.5、0.75和1的红松胸径之间差异不显著(P>0.05)。林木单体获得足够的生长空间,聚集分布特征未对质量特征造成影响,人为经营干扰有利于提高森林生长质量;剔除边界木法分析的结果与实际样地情况相符,剔除边界木法或可能为新的缓冲区设置方法研究林分空间结构分布。

摘要： 林分空间结构优化近似非确定性多项式难题,为了提高其优化精度和效率,提出一种基于遗传算法的林分空间结构多目标优化方案。在构建林分空间结构多目标优化数学模型的基础上,将林分中的林木编码,使用1条染色体代表林分空间结构优化过程中的1个非劣解,通过选择、交叉和变异等方案逐步更新染色体结构,解决了林分空间结构多目标优化问题,并以湖南省大围山及乌云界自然保护区中4块方形试验样地中的林木数据进行了仿真试验。结果表明,大围山地区样地D1的林分适应度值从0.057提升到0.076,样地D2的林分适应度值从0.134提升到0.474;乌云界地区样地W1的林分适应度值从0.098提升到0.122,样地W2的林分适应度值从0.099提升到0.373。各样地林分适应度值均有不同程度的提升,表明遗传算法在求解林分空间结构多目标优化的问题上是有效的。

摘要： 运用林分直径分布、角尺度、林分混交度、大小比数以及林层数等指标对小陇山两种经典经营利用方式的锐齿栎林分的结构特征进行了分析，研究不同经营方式锐齿栎次生林林分的结构差异，为合理经营次生林提供依据。结果表明：小面积皆伐利用后经历38年自然恢复的次生林林分林木水平分布格局为轻微的团状分布，林分乔木层为3层复层结构；择伐林林木水平分布格局为随机分布，林分混交度、树种多样性较皆伐林分低，乔木层为2层复层结构；两个林分的混交度和林层数分布均存在显著差异，人为活动是造成两个林分结构特征差异的主要原因。

摘要： 运用林分直径分布、角尺度、林分混交度、大小比数以及林层数等指标对小陇山两种经典经营利用方式的锐齿栎林分的结构特征进行了分析，研究不同经营方式锐齿栎次生林林分的结构差异，为合理经营次生林提供依据。结果表明：小面积皆伐利用后经历38年自然恢复的次生林林分林木水平分布格局为轻微的团状分布，林分乔木层为3层复层结构；择伐林林木水平分布格局为随机分布，林分混交度、树种多样性较皆伐林分低，乔木层为2层复层结构；两个林分的混交度和林层数分布均存在显著差异，人为活动是造成两个林分结构特征差异的主要原因。

摘要： 运用林分直径分布、角尺度、林分混交度、大小比数以及林层数等指标对小陇山两种经典经营利用方式的锐齿栎林分的结构特征进行了分析，研究不同经营方式锐齿栎次生林林分的结构差异，为合理经营次生林提供依据。结果表明：小面积皆伐利用后经历38年自然恢复的次生林林分林木水平分布格局为轻微的团状分布，林分乔木层为3层复层结构；择伐林林木水平分布格局为随机分布，林分混交度、树种多样性较皆伐林分低，乔木层为2层复层结构；两个林分的混交度和林层数分布均存在显著差异，人为活动是造成两个林分结构特征差异的主要原因。

摘要： 运用林分直径分布、角尺度、林分混交度、大小比数以及林层数等指标对小陇山两种经典经营利用方式的锐齿栎林分的结构特征进行了分析，研究不同经营方式锐齿栎次生林林分的结构差异，为合理经营次生林提供依据。结果表明：小面积皆伐利用后经历38年自然恢复的次生林林分林木水平分布格局为轻微的团状分布，林分乔木层为3层复层结构；择伐林林木水平分布格局为随机分布，林分混交度、树种多样性较皆伐林分低，乔木层为2层复层结构；两个林分的混交度和林层数分布均存在显著差异，人为活动是造成两个林分结构特征差异的主要原因。

摘要： 运用林分直径分布、角尺度、林分混交度、大小比数以及林层数等指标对小陇山两种经典经营利用方式的锐齿栎林分的结构特征进行了分析，研究不同经营方式锐齿栎次生林林分的结构差异，为合理经营次生林提供依据。结果表明：小面积皆伐利用后经历38年自然恢复的次生林林分林木水平分布格局为轻微的团状分布，林分乔木层为3层复层结构；择伐林林木水平分布格局为随机分布，林分混交度、树种多样性较皆伐林分低，乔木层为2层复层结构；两个林分的混交度和林层数分布均存在显著差异，人为活动是造成两个林分结构特征差异的主要原因。

摘要： 本发明公开一种考虑空间结构与生长交互的林分生长模拟方法及系统。方法包括：构建林分生长样本库；获取林木的连年生长率；根据林木的连年生长率对林分生长参数进行选择，得到样本库中的特征变量；获取待模拟林木的特征变量；计算待模拟林木的特征变量与样本库中林木的特征变量的马氏距离；根据马氏距离确定最相似的样本林木；获取样本林木的连年生长率；根据样本林木的连年生长率，预测待模拟林木的第n年的生长属性，判断待模拟林木是否到达终止年龄，若到达终止年龄，则停止模拟生长属性；若没有到达终止年龄，则继续模拟。采用本发明能够弥补传统林分生长数学建模技术过程复杂的缺陷，实现海量林业数据的充分挖掘利用。

摘要： 本发明公开一种考虑空间结构与生长交互的林分生长模拟方法及系统。方法包括：构建林分生长样本库；获取林木的连年生长率；根据林木的连年生长率对林分生长参数进行选择，得到样本库中的特征变量；获取待模拟林木的特征变量；计算待模拟林木的特征变量与样本库中林木的特征变量的马氏距离；根据马氏距离确定最相似的样本林木；获取样本林木的连年生长率；根据样本林木的连年生长率，预测待模拟林木的第n年的生长属性，判断待模拟林木是否到达终止年龄，若到达终止年龄，则停止模拟生长属性；若没有到达终止年龄，则继续模拟。采用本发明能够弥补传统林分生长数学建模技术过程复杂的缺陷，实现海量林业数据的充分挖掘利用。

摘要： 本发明涉及一种基于最小空间结构单元的林分空间结构自相似可视化模拟方法，所述步骤如下步骤一根据林分整体信息计算林分样地边界坐标、林木株数并根据林木株数确定林木最小结构单元个数及其分布规则；步骤二根据角尺度规则，对最小空间结构单元进行旋转变形等，最后复制、平移到林分范围内；步骤三相交树的处理，即小于最小距离。

摘要： 本发明公开了一种基于粒子群算法的林分空间结构优化模型建立方法，包括以下步骤：测量林分面积，对林分内胸径大于5厘米的属于顶极群组成树种和过渡性群落树种的林木进行测量，获得每株林木空间坐标、树种、混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数；采取粒子群算法，以林分空间结构所包括的混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数为优化目标，建立林分层面的森林空间结构多目标优化模型，根据模型输出的目标树以及四周近邻木构成的空间结构单元确定林分内需要调控的林木及空间结构单元，调整林分空间结构，使森林结构趋于合理状态，恢复生态系统功能。

摘要： 本发明涉及一种基于最小空间结构单元的林分空间结构自相似可视化模拟方法，所述步骤如下步骤一根据林分整体信息计算林分样地边界坐标、林木株数并根据林木株数确定林木最小结构单元个数及其分布规则；步骤二根据角尺度规则，对最小空间结构单元进行旋转变形等，最后复制、平移到林分范围内；步骤三相交树的处理，即小于最小距离。

摘要： 本发明涉及森林林分空间结构，具体涉及一种林分空间结构综合指数模型的构建方法及应用。本发明的一种林分空间结构综合指数模型的构建方法，方案包括如下步骤：1)采集树木基本信息；2)确立林分空间结构单元；3)构建林分空间结构综合指数模型。本发明选择林木的自身属性(胸径、树高和冠幅)为综合权重，建立了一种用于描述林分空间结构单元的加权三角网。引入微观经济学中C‑D生产函数模型，构建了以全混交度、角尺度和交角竞争指数三个参数作为“投入”、以林分整体空间结构综合指数作为“产出”的林分空间结构生产函数模型，从而定义了林分空间结构综合指数(FSSCI)。该指数适用于天然林和人工林的空间结构评价，能全面地反映林分空间结构的优劣性，为森林经营提供理论和技术支持。

摘要： 本发明涉及本发明涉及林分空间结构评估，具体涉及一种林分空间结构评价模型的构建方法及应用。本发明的方案包括如下步骤：(1)确定林分空间结构单元；(2)构建林分空间结构评价指标体系；(3)划分林分空间结构等级；(4)建立指标值区间与评价等级对应关系；(5)确立林分空间结构评价标准模型。本发明基于熵权—云模型法的应用为林分空间结构合理性评价提供了一种新思路与方法，实现了评价指标与评价等级之间的不确定性映射，其评价结论比基于乘除法原理的林分空间结构指数法方法更加客观准确。

摘要： 本申请提供了基于环状分布指数的林分空间结构优化方法，获取林分空间结构的多个动态目标函数，多个动态目标函数包括混交度、竞争指数、环状分布指数、林层指数、空间密度、开阔比数和大小比数；利用多个动态目标函数构建林分空间结构多目标模型；利用改进粒子群算法和多个约束条件对林分空间结构多目标模型进行求解，约束条件包括环状分布指数计算中获取的对象木异点数。本申请中，利用环状分布指数计算中获取的对象木异点数，作为其中一个约束条件，不仅将角度因素考虑进去，还将距离因素考虑进去，可精准定位林分空间中需要采伐的林木，提高研究的林分空间的准确性，进而使森林生态系统趋于健康和稳定。

摘要： 本发明公开了一种基于粒子群算法的林分空间结构优化模型建立方法，包括以下步骤：测量林分面积，对林分内胸径大于5厘米的属于顶极群组成树种和过渡性群落树种的林木进行测量，获得每株林木空间坐标、树种、混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数；采取粒子群算法，以林分空间结构所包括的混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数为优化目标，建立林分层面的森林空间结构多目标优化模型，根据模型输出的目标树以及四周近邻木构成的空间结构单元确定林分内需要调控的林木及空间结构单元，调整林分空间结构，使森林结构趋于合理状态，恢复生态系统功能。

摘要： 本发明公开了一种树木在林分空间结构中对光能竞争的测度方法，通过修正开敞度